Công nghệ cacbon hóa nhiệt phân là phương pháp xử lý sử dụng nhiệt độ cao để nhiệt phân các thành phần hữu cơ trong điều kiện kỵ khí và cuối cùng tạo thành hợp chất cacbon rắn. Trong quá trình nhiệt phân và cacbon hóa, một lượng lớn khí axit mạnh như oxit nitơ, oxit lưu huỳnh, oxit cacbon, hydro clorua và hydro florua sẽ được tạo ra. Ngoài tác động của hơi nước ở nhiệt độ cao, khí thải được tạo ra sẽ làm xói mòn nghiêm trọng lớp lót của lò cacbon hóa. Vật liệu đúc lót cho lò cacbon hóa phải có khả năng chống ăn mòn axit ở nhiệt độ cao tốt, độ bền phù hợp, độ dẫn nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời. Để tính đến các đặc tính toàn diện của vật liệu đúc lót như độ bền, khả năng chống ăn mòn và tính dẫn nhiệt, mullite và corundum nâu được sử dụng làm nguyên liệu chính trong nghiên cứu, và một số quả cầu rỗng silicon carbide và alumina được giới thiệu tại nghiên cứu. đồng thời chuẩn bị một loại vật liệu lót lò Carbon hóa có tính dẫn nhiệt thấp và khả năng chống ăn mòn axit mạnh. Để cải thiện hơn nữa độ bền và khả năng chống axit của vật đúc, theo điều kiện sử dụng và yêu cầu hiệu suất của lớp lót lò cacbon hóa, trong công việc này, lượng bổ sung (w) khối cầu rỗng alumina là 1~0 .2mm là 15 phần trăm và Nhỏ hơn hoặc bằng 0.074mm. Dựa trên việc bổ sung bột cacbua silic (w) 8% , tác dụng của bột silic và muội than đối với các đặc tính của vật đúc chịu axit cho lò cacbon hóa đã được nghiên cứu.
Bài kiểm tra
1.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu thô chính được sử dụng trong thử nghiệm là: mullite nóng chảy, mật độ 2,71g·cm-3, kích thước hạt 8~5, 5~3, 3~1, Nhỏ hơn hoặc bằng 1, Nhỏ hơn hoặc bằng {{10}}.074mm; mật độ corundum nâu 3,90g·cm- 3, kích thước hạt Nhỏ hơn hoặc bằng 1, Nhỏ hơn hoặc bằng 0.08mm; cacbua silic, kích thước hạt Nhỏ hơn hoặc bằng 0,074mm; quả cầu rỗng alumina, kích thước hạt 1 ~ 0,2mm; Silica micropowder, xi măng aluminat canxi tinh khiết, khói silica (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,074mm), bột muội than. Phụ gia bao gồm chất khử nước polyphosphate và chất chống cháy nổ sợi hữu cơ.
1.2 Quy trình test và test hiệu năng
Trộn đều các loại nguyên liệu thô theo tỷ lệ, thêm nước và khuấy đều, rung để tạo thành các mẫu có kích thước 40mm × 40mm × 160mm và φ180mm × 30mm. Sau khi đóng rắn ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, khuôn được giải phóng. Sau khi bảo quản nhiệt ở 1100 độ trong 3 giờ và 1350 độ trong 3 giờ, mật độ khối (YB/T5200—1993), cường độ nén (GB/T5072—2008), cường độ uốn (GB/T3001—2007) và các thay đổi tuyến tính của các mẫu thử nghiệm đã được thử nghiệm. tỷ lệ (GB/T5988-2007). Theo HG/T3210-2002, các mẫu được kiểm tra khả năng kháng axit bằng dung dịch axit nitric có nồng độ khối lượng là 50 phần trăm .
kết quả và thảo luận
2.1 Ảnh hưởng của lượng bột silic cho vào đến tính chất của vật liệu đúc chịu axit dùng cho lò cacbon hóa
Sau khi các mẫu được xử lý ở các nhiệt độ khác nhau, với lượng bột silicon được thêm vào tăng lên, xu hướng thay đổi của mật độ khối không nhất quán. Mật độ khối của các mẫu được xử lý ở 110 độ về cơ bản giảm khi lượng bột silicon được thêm vào tăng lên. Mật độ khối của các mẫu được xử lý ở 1100 độ giảm nhẹ khi tăng lượng bột silicon được thêm vào. Mật độ khối của các mẫu cao hơn đáng kể so với sau khi xử lý ở 1100 độ.
Trong kế hoạch thử nghiệm, cùng một lượng bột silicon đã được sử dụng thay vì bột silicon carbide. Mật độ của silicon carbide lớn hơn silicon. Trong cùng một kích thước hạt, sự khác biệt về mật độ của hai nguyên liệu thô gây ra sự khác biệt về mật độ khối của mẫu ở 110 độ. Với sự gia tăng lượng bột silicon được thêm vào, mật độ khối của mẫu giảm. Trong điều kiện xử lý 1100 độ, mật độ khối của mẫu giảm nhẹ khi lượng khói silic được thêm vào tăng lên, do khói silic được oxy hóa một phần để tạo thành silica và phản ứng với xi măng, khói silic và các thành phần khác để tạo thành một pha lỏng nóng chảy thấp. , bầu không khí khử chứa carbon trong các điều kiện thử nghiệm đã ngăn chặn quá trình oxy hóa. Việc giảm mật độ khối so với xử lý 110 độ chủ yếu là do sự bay hơi của nước liên kết. Sau khi xử lý nhiệt ở 1350 độ, sự gia tăng mật độ khối của mẫu so với 1100 độ chủ yếu là do phản ứng thiêu kết. Silicon không nóng chảy ở 1350 độ C. Một mặt, quá trình oxy hóa của chính nó có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa của cacbua silic và có thể phản ứng với muội than để tạo thành cacbua silic; mặt khác, nhiệt độ tăng gây ra quá trình hình thành phản ứng eutecti. Nó dễ thực hiện hơn và có thể thúc đẩy quá trình cô đặc của mẫu.
Về tốc độ thay đổi trực tuyến, có thể thấy từ Hình 2 rằng trong điều kiện 1100 độ, tốc độ thay đổi tuyến tính của các mẫu với lượng bột silicon khác nhau không khác nhau nhiều và tất cả đều có xu hướng co lại, cho thấy rằng mức độ phản ứng của bột silicon tương đối nhỏ và ở 1350 Dưới điều kiện độ , nó gần với điểm nóng chảy của silicon hơn. Trong quá trình này, bột silicon trải qua một phản ứng và quá trình thiêu kết rõ ràng, làm cho mật độ khối của mẫu tăng lên, độ xốp rõ ràng giảm dần và tốc độ co rút tuyến tính tăng lên, và hiệu ứng này vượt quá tác dụng của kyanite molypden. Mở rộng từ các phản ứng hóa dầu.
Độ bền của các mẫu được xử lý ở 110 độ ở nhiệt độ phòng có rất ít sự khác biệt. Cường độ ở nhiệt độ này chủ yếu là do sự kết hợp của pha khoáng hydrat trong xi măng aluminat canxi với pha hệ thống. Hàm lượng xi măng là như nhau, vì vậy sự khác biệt về cường độ không lớn. Sau khi xử lý nhiệt ở 1100 độ, độ bền uốn và độ bền nén của các mẫu có xu hướng tăng chậm khi lượng bột silicon được thêm vào tăng lên, cho thấy bột silicon đã đóng vai trò cải thiện độ bền ở nhiệt độ này. Sau khi xử lý nhiệt ở 1350 độ, độ bền của mẫu thay đổi rõ ràng khi lượng bột silicon được thêm vào tăng lên. Đặc biệt khi lượng bột silic cho vào vượt quá 2,5% (w) thì mặc dù độ bền uốn của mẫu tăng nhưng độ bền nén lại giảm so với mẫu sau khi nhiệt luyện ở 1100 độ. Phân tích cho thấy trong điều kiện nhiệt độ 1350 độ, một hàm lượng nhất định của các thành phần pha lỏng đã được hình thành trong mẫu, dẫn đến giảm độ dẻo dai của vật đúc ở nhiệt độ phòng và tăng độ giòn, đặc biệt là đối với sự không đồng đều bên trong. cấu trúc của vật đúc, sức mạnh bị ảnh hưởng bởi các khuyết tật khác nhau. , vết nứt và các yếu tố khác trở nên rất nhạy cảm, dẫn đến xu hướng không nhất quán về cường độ uốn và cường độ nén. Xem xét ảnh hưởng của bột silic đến độ bền uốn và độ bền nén, lượng bột silic thích hợp được thêm vào là khoảng 2,5 phần trăm (w).
Tóm lại là
(1) Bột silic ít ảnh hưởng đến độ bền của các mẫu đúc chịu axit ở 110 độ. Ở 1100 độ, bột silicon bắt đầu trải qua phản ứng oxy hóa và ở 1350 độ, bột silicon trải qua phản ứng và thiêu kết rõ ràng, làm cho mật độ khối của mẫu tăng lên. , tốc độ co rút tuyến tính tăng lên và hiệu ứng này vượt quá hiệu ứng giãn nở do phản ứng mullite hóa kyanite tạo ra. Trong các điều kiện thử nghiệm, lượng bột silicon thích hợp được thêm vào là khoảng 2,5 phần trăm (w).
(2) Ở nhiệt độ 110 và 1100 độ, độ bền của muội than bị giảm do lượng nước được thêm vào vật đúc chịu axit tăng lên. Ở 1350 độ, phản ứng giữa muội than và bột silicon có thể cải thiện độ bền. tác dụng. Việc bổ sung muội than có lợi cho việc cải thiện khả năng kháng axit của vật liệu đúc, nhưng việc bổ sung muội than dư thừa sẽ làm tăng độ xốp của vật liệu đúc. Theo kết quả thử nghiệm, khi lượng muội than bổ sung là 1,5 phần trăm (w), vật liệu đúc chịu axit có độ bền và khả năng chống axit phù hợp.
